基于FPGA的弓網(wǎng)電弧模擬裝置多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、隨著高速電氣化鐵路的快速發(fā)展和列車運(yùn)行速度的不斷提升，鐵路牽引供電系統(tǒng)中弓網(wǎng)離線電弧造成的電氣燒傷事故越來越頻繁，受流問題是制約電氣化鐵路提速瓶頸之一，弓網(wǎng)離線電弧是高速列車受流的關(guān)鍵因素。我國迫切需要研制出適合我國國情的高速接觸網(wǎng)檢測列車和高速接觸網(wǎng)檢測設(shè)備，為了研究電弧的發(fā)生機(jī)理，檢測弓網(wǎng)離線電弧的電氣參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)有的弓網(wǎng)電弧模擬裝置，展開了基于FPGA的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計，對弓網(wǎng)的接觸壓力、電流、電壓和光四個物理參數(shù)進(jìn)行同步

2、采集和儲存。
　　針對弓網(wǎng)電弧模擬裝置的結(jié)構(gòu)和檢測的數(shù)據(jù)需求，分析原有基于DSP處理器數(shù)據(jù)采集在運(yùn)行速度以及擴(kuò)展性方面存在的不足，設(shè)計了以Altera CycloneⅣEP4CE30 FPGA為核心芯片的硬件平臺，其中硬件系統(tǒng)包括了AD9280轉(zhuǎn)換電路，模擬信號調(diào)理電路，電源模塊，以及基于CY7C68013的USB總線傳輸電路。軟件系統(tǒng)包括了FPGA控制程序、USB固件程序以及虛擬儀器程序，系統(tǒng)采用了Slave FIFO數(shù)據(jù)傳輸模

3、式，并對AD采集、USB控制和FIFO傳輸進(jìn)行了Modelsim時序仿真，證明了多通道數(shù)據(jù)同步采集時序設(shè)計的有效性，其中USB固件設(shè)計在Keil3環(huán)境下開發(fā)完成，保證了USB總線的高速穩(wěn)定傳輸，同時基于MFC設(shè)計了儲存數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)顯示的上位機(jī)程序。
　　最后系統(tǒng)對弓網(wǎng)電弧模擬實驗裝置進(jìn)行了實際測量，采用SignalTapⅡ邏輯分析儀調(diào)試FPGA系統(tǒng)，分析系統(tǒng)的性能，并且將采集到的實際的弓網(wǎng)參數(shù)通過USB總線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)軟件中，實現(xiàn)對